水時計
回転装置を制御するこの方法は、進取の気性のあるカナダの学生によって発明され、1つの軸、つまり水平軸のみを回転させる責任があります。
動作原理もシンプルで次のとおりです。
- 太陽光線がフォトセルに垂直に当たると、太陽電池は元の位置に取り付けられます。
- その後、片側に水を入れた容器を取り付け、反対側に水を入れた容器と同じ重さの物体を取り付けます。容器の底には小さな穴が必要です。
- それを通して、水は徐々にタンクから流れ出し、それによって重量が減少し、パネルはゆっくりとカウンターウェイトに向かって傾斜します。コンテナの穴の寸法を実験的に決定する必要があります。
この方法が最も簡単です。さらに、時計仕掛けの場合のように、エンジンの購入に費やされるであろう材料資源を節約します。また、特別な知識がなくても、自分で水時計の形で回転機構を取り付けることができます。
ソーラーパネルの利点
太陽エネルギーは絶えず発展している有望な分野です。それらにはいくつかの主な利点があります。使いやすさ、長寿命、安全性、手頃な価格。
このタイプのバッテリーの使用の良い面：
- 再生可能エネルギー-このエネルギー源には実質的に制限がなく、さらに無料です。少なくとも次の65億年の間。機器を選び、設置し、本来の目的（民家や別荘など）で使用する必要があります。
- 豊富さ-地球の表面は平均して約120,000テラワットのエネルギーを受け取ります。これは、現在のエネルギー消費量の20倍です。コテージや民家用のソーラーパネルは、使用する可能性が非常に高いです。
- 恒常性-太陽エネルギーは一定であるため、人類はその使用の過程で過剰な支出の脅威にさらされることはありません。
- 可用性-太陽エネルギーは、自然光があれば、どの地域でも生成できます。ただし、ほとんどの場合、家庭用暖房に使用されます。
- 生態学的な清浄度-太陽エネルギーは、将来、再生不可能な資源（ガス、泥炭、石炭、石油）で稼働する発電所に取って代わる有望な産業です。人やペットの健康に安全です。
- パネルの製造および太陽光発電所の設置中に、有害または有毒物質の重大な排出が大気中に発生することはありません。
- 静か–発電はほとんど静かであるため、このタイプの発電所は風力発電所よりも優れています。彼らの仕事は絶え間ないハム音を伴い、そのため機器はすぐに故障し、従業員は休憩のために頻繁に休憩をとらなければなりません。
- 経済的–ソーラーパネルを使用する場合、不動産所有者は電気の光熱費を大幅に削減できます。パネルの耐用年数は長く、メーカーはパネルに20年から25年の保証を与えています。同時に、発電所全体のメンテナンスは、定期的（5〜6か月ごと）の汚れやほこりからのパネル表面の清掃に削減されます。
太陽電池の動作原理
p層とn層の境界での電荷の流れの結果として、補償されていない正電荷のゾーンがn層に形成され、負電荷がp層に形成されます。物理学のp-n接合の学校のコースからすべての人に知られています。遷移時に発生する電位差である接触電位差（ポテンシャル障壁）は、p層からの電子の通過を防ぎますが、マイナーキャリアを反対方向に自由に通過させるため、太陽光が当たったときに光起電力を得ることができます。太陽電池。
太陽光にさらされると、吸収された光子は非平衡電子正孔対を生成し始めます。遷移の近くで生成された電子は、p層からn領域に移動します。
同様に、余分な穴とレイヤーnがpレイヤーに入ります（図a）。正電荷がp層に蓄積し、負電荷がn層に蓄積して、外部回路に電圧が発生することがわかります（図b）。電流源には、正のp層と負のn層の2つの極があります。
これが太陽電池の基本原理です。したがって、電子は円を描いて走っているように見えます。 p層を離れてn層に戻り、負荷（アキュムレータ）を通過します。
単一接合要素の光電流出は、特定のバンドギャップの幅よりも高いエネルギーを持つ電子によってのみ提供されます。エネルギーが少ない人はこのプロセスに参加しません。この制限は、複数のSCで構成される多層構造によって取り除くことができます。 バンドギャップ 違う。それらは、カスケード、マルチジャンクション、またはタンデムと呼ばれます。そのような太陽電池がより広い太陽スペクトルで作動するという事実のために、それらの光電変換はより高い。それらの中で、バンドギャップが減少するにつれてフォトセルが配置されます。太陽光線は最初に最も広いゾーンのフォトセルに当たる一方、最も高いエネルギーの光子の吸収が発生します。
次に、上層を通過したフォトンは次の要素に落下し、以下同様に続きます。カスケード要素の分野では、研究の主な方向性は、1つまたは複数の成分としてガリウムヒ素を使用することです。このような要素の変換効率は35％です。技術的な能力により、大きなサイズの別個の要素（したがって、電力）を製造することができないため、要素はバッテリーに接続されます。
太陽電池は長時間動作することができます。それらは、安定した信頼できるエネルギー源であることが証明されており、宇宙でテストされています。宇宙での主な危険は、シリコン要素の侵食につながる隕石の粉塵と放射線です。しかし、地球上では、これらの要因による悪影響はないため、元素の耐用年数はさらに長くなると考えられます。
ソーラーパネルはすでに人に利用されており、携帯電話から電気自動車に至るまで、さまざまなデバイスの電源となっています。
そして、これはすでに人間が無限の太陽エネルギーを抑制し、それを彼自身の利益のために働かせようとする2回目の試みです。最初の試みは、太陽の集中光線で水を沸点まで加熱することによって電気が生成される太陽集熱器を作成することでした。
太陽電池の利点は、直接電気を生成し、太陽の多段コレクターよりもはるかに少ないエネルギーを失うことです。太陽電池を取得するプロセスは、太陽光線の集中、水を加熱し、蒸気タービンを回転させる蒸気を生成します。 、そしてその後になって初めて発電機で発電します。ソーラーパネルの主なパラメータ-まず第一に、電力
次に、彼らがどれだけのエネルギーを持っているかが重要です
このパラメーターは、バッテリーの容量とその数によって異なります。 3番目のパラメーターはピーク消費電力です。これは、デバイスの同時に可能な接続の数を意味します。もう1つの重要なパラメーターは定格電圧です。これにより、インバーター、ソーラーパネル、コントローラー、バッテリーなどの追加機器の選択が決まります。
長所と短所
ソーラーパネルは、他のデバイスと同様に、独自の長所と短所があります。これらのシステムの疑いのない利点は次のとおりです。
- 自律動作の可能性により、静止した電気ネットワークからかなり離れた場所にあるオブジェクト、電子機器、照明の電源を整理できます。
- 運用中の大幅なコスト削減。電気に変わる太陽光は無料で、追加費用も必要ありません。定期的な交換が必要なインバーターとバッテリーのみを支払う必要があります。そしてこの場合でも、ソーラーパネルは約10年で完済し、平均保証期間は25〜30年です。すべての操作規則に従えば、バッテリーはさらに長持ちする可能性があります。
- 燃料を消費して環境を汚染する従来の発電所と比較して、ソーラーパネルの操作方式は環境に優しく、騒音がありません。
ただし、これらのデバイスには重大な欠点もあり、予備計算で事前に考慮する必要があります。
- パネルだけでなく、追加のコンポーネント（インバーター、コントローラー、バッテリー）の高コスト。
- 回収に時間がかかりすぎます。お金は長い間循環から引き出されます。
- 太陽電池を搭載したソーラーシステムは、多くのスペースを必要とします。多くの場合、これらの目的のために、屋根全体だけでなく、建物の壁も使用する必要があり、設計設計の決定に重大な違反をします。大容量のバッテリーには追加のスペースが必要であり、場合によっては部屋全体を占める可能性があります。
- 発電のプロセスは、時間帯によっては不均一に発生します。この不利な点は、日中に電気を蓄積し、夜に消費者にそれを与える充電式バッテリーによって補われます。
軽元素の基礎としてのトランジスタ
トランジスタは、内部にかなり大きなシリコン半導体素子があり、それが電気を生成するために使用されるため、私たちの目的に適しています。 KTやPなどのトランジスタを選択するのが最善です。
仕事を始めます。まず、必要な数の無線部品から金属カバーを切り取ります。これは、トランジスタを万力に固定し、弓のこで慎重に切断すると簡単に行えます。中にはプレートがあります。これは私たちの将来のデバイスの主要部分です。それは私たちのフォトセルとして機能します。
パーツには、ベース、エミッター、コレクターの3つの接点があります。組み立て中は、電位差が最も大きいコレクタジャンクションを選択してください。
日曜大工の組み立ては、誘電体材料を使用して平らな面で行うのが最適です。
ソーラーパネルを作成するときに使用するトランジスタは、作業前に確認する必要があります。これらの目的のために、単純なマルチメータを使用します。デバイスを電流測定モードに切り替え、ベースとトランジスタのコレクタまたはエミッタの間でオンにする必要があります。インジケータを取り外します-通常、デバイスは小さな電流を示します-ミリアンペアの何分の1か、まれに1mAを少し超える程度です。次に、デバイスを電圧測定モード（制限1〜3 V）に切り替え、出力電圧の値を取得します（約10分の数ボルトになります）。出力電圧の値が近いトランジスタをグループ化することが望ましいです。
取り付け
ソーラーパネルは特別な構造に取り付けられており、その接続によって、強風、雨、雪などの悪天候に耐えるフォトセルの能力が決まり、正しい傾斜角の形成にも貢献します。
このデザインは、次のバージョンで販売されています。
- 傾斜-このようなシステムは、傾斜した屋根への設置に最適です。
- 水平-このデザインは陸屋根に取り付けられています。
- 自立型-このタイプのバッテリーは、さまざまなタイプとサイズの屋根に取り付けることができます。
バッテリーを取り付ける実際のプロセスは、次のスキームに従って実行されます。
パネルのフレームを固定するには、50x50 mmのサイズの金属製の正方形が必要です。さらに、スペーサービームに使用される25x25mmの正方形が必要です。
これらの部品の存在は、支持構造の必要な強度と信頼できる安定性を達成することを可能にし、また必要な程度の傾斜を与えます。
フレームを組み立てる必要があります。このためには、6mと8mのサイズのボルトが必要です。
構造は12mmのスタッドで屋根の下に固定されています。
準備された正方形に小さな穴が形成され、パネルがそれらに固定され、より強い接着のためにネジを使用する必要があります。
設置作業中は、フレームに特別な注意を払う必要があります。フレームに歪みがないようにする必要があります。そうしないと、システムの過電圧が発生し、ガラスにひびが入る可能性があります。
ロッジアまたはバルコニーへの太陽熱および光源の設置は、同様のスキームに従って行われます。唯一の例外は、フレームが傾斜面に取り付けられていることです。建物の主耐力壁と建物の端の間に、常に日当たりの良い側に取り付けられます。すべてのタイプのソーラーパネルの自己組織化と設置は、建設作業の経験を必要としませんが、それでもある程度の設置スキルが必要です。必要に応じて、自分で安全にインストールを行うことができますが、その前に、ペールのインストールの機能に関する特別な文献を読んで、インターネットで利用できるマスタークラスを勉強し、もちろん、買いだめすることをお勧めします。必要なツール。
自分の手で作業することの利点は明らかです。これにより、スペシャリストのサービスにかかる費用が大幅に節約されるだけでなく、将来必要になる可能性のある素晴らしい経験も得られます。同時に、個人の能力が十分でない場合、時間を失うだけでなく、パネルが壊れたり、効率が低下したりする可能性があります。
特殊性
今日、光起電性多結晶をベースにしたバッテリーが最も広く使用されています。このようなモデルは、コストと放出されるエネルギー量の最適な組み合わせによって区別され、豊かな青色と主要な要素の結晶構造によって特徴付けられます。仕事の経験があまりないマスターでも、民家や夏の別荘での設置に対応できるため、設置が非常に簡単です。単結晶太陽光発電パネルは2番目に人気があります。
アモルファスシリコンを使用して作られた太陽電池は、効率がかなり低いという特徴があります。しかし、それらの価格はアナログのコストよりもいくらか安いので、このモデルはカントリーハウスの所有者の間で需要があります。現在、そのような製品は市場の85％を占めています。彼らはハイパワーとテルル化カドミウムの変更を誇ることはできません;彼らの生産はハイテクフィルム技術に基づいています：数百マイクロメートルの物質が耐久性のある表面の薄い層に適用されます。製品の効率が非常に低い場合、その出力が非常に高いことは注目に値します。
太陽電池のもう1つのオプションは、CIGS半導体ベースの品種です。以前のバージョンと同様に、フィルムテクノロジーを使用して製造されていますが、効率ははるかに高くなっています。これとは別に、太陽熱と光源の動作メカニズムについて検討する価値があります。通常、このようなデバイスのすべてのタイプがほぼ同じ電力を提供するため、生成されるエネルギーの総量がデバイス自体の効率の程度に依存することは決してないことを明確に理解することが重要です。主な違いは、最大の効率を持つパネルは、設置に必要なスペースが少ないことです。
ソーラーパネルには次の利点があります。
- インストールの環境への配慮;
- 長期間の使用。その間、パネルの操作上の特徴は一貫して高いままです。
- テクノロジーが故障することはめったにないため、サービスやメンテナンス、および高価な修理は必要ありません。
- 太陽エネルギーに基づくバッテリーの使用はあなたが家の電気とガスのコストを減らすことを可能にします。
- ソーラーパネルは非常に使いやすいです。
ただし、欠点がないわけではありません。最も重要なものは次のとおりです。
- ハイステージパネル;
- バッテリーから受け取ったエネルギーと従来のソースから得たエネルギーを効果的に同期させるために、さまざまな追加機器を設置する必要があります。
- パネルは、高電力を必要とするそのような機器と接触して使用することはできません。
9.量子ドットを備えた太陽電池の特徴
近い将来の最後の有望なタイプの電池は、物理的な量子ドットの特性に基づいて構築されています-特定の材料に半導体が微細に含まれています。幾何学的には、これらの「ドット」はサイズが数ナノメートルで、太陽スペクトル全体（IR、可視光、UV）からの放射の吸収をカバーするように材料に分布しています。
このようなパネルの大きな利点は、夜間でも機能し、日中の最大電力の約40％を生成できることです。
物理的および技術的特性、認証およびラベリング
ソーラーパネルが何でできているかに関係なく、それぞれに次の重要な特徴がいくつかあります。
- 機械的 –幾何学的パラメーター、総重量、フレームのタイプ、保護ガラス、セルの数、コネクターのタイプと幅。
- 電気またはボルトアンペア -電力、開回路電圧、最大負荷時の電流強度、パネル全体および特に個々のセルの効率。
- 温度 -温度が一定の単位（通常は-1度）上昇すると効率が変化します。
- 品質 –耐用年数、セル劣化率、ブルームバーグ評価リストでの存在。
- 機能的 -ケアの必要性と容易さ、設置/解体の容易さ。
産業用ソーラーパネルは、どのような材料で作られていても、認定を受ける必要があります。最小要件は、品質証明書ISO、CE、TUV（国際）および/または関税同盟（その中で販売されている場合）です。
国際的なラベリングルールも必須です。例えば、 略語CHN-350M-72 次の情報が含まれています。
- CHN -製造元の識別子（この場合は中国のChinaLand）。
- 350 –パネル電力（ワット）。
- M –単結晶シリコンの指定。
- 72 モジュール内の太陽電池の数です。
自宅で自分の手でソーラーパネルを作ることができるもの
これには以下が必要です。
事前に作成されたスキームと計算。
特定の数のプレハブ太陽電池-それらはオンラインで購入するのが最も安いです、例えば、Aliexpressのウェブサイトまたは他のオンラインストアで
すべての要素が同じ電気的特性を持っているという事実に注意してください。木材と合板で作られた自家製フレーム-その組み立てのルールは、ネット上の多数のビデオで見ることができます
表面保護コーティング用のプレキシグラスまたはプレキシガラス。
木製の表面を処理するための塗料と耐熱接着剤。
セルを接続するためのコンタクトストリップとワイヤ。さまざまな接続方法の図もインターネットで調べることができます。
はんだごてとはんだ。将来の製品を損なうことがないように、はんだ付け作業は非常に慎重に行う必要があります。
プレハブバッテリーをフレームに固定するためのシリコン接着剤とセルフタッピングネジ。
小さなバッテリーには約30〜50ドルの投資が必要ですが、同じ容量の工場バージョンのコストはわずか10〜20％高くなります。
もちろん、そのような自家製のデザインは25年も続かず、本格的な太陽光発電所のパワーを持たず、大きな効率を誇ることはできません。ただし、そのコストは可能な限り最小限に抑えられます。
太陽電池装置
太陽電池が太陽の光を電流に変換できるようにするには、次の要素が必要です。
- 半導体の役割を果たす光起電層。これは、導電率の異なる2層の材料で表されます。ここで、電子はp（+）領域からn（-）領域に移動することができます。これはp-n接合と呼ばれます。
- 元素は半導体の2つの層の間に配置されます。これは本質的に電子の遷移に対する障壁です。
- 動力源。電子の移動を防ぐ要素に接続する必要があります。帯電した電子の動きを変換します。電流を生成します。蓄電池。エネルギーを蓄積して貯蔵します。
- 充電コントローラー。その主な機能は、充電レベルに基づいて太陽電池を接続および切断することです。より洗練されたデバイスは、最大電力レベルを制御できます。
- DCからACへのコンバーター（インバーター）;
- 電圧安定器。電力サージから太陽電池システムを保護します。
